Исследование влияния нелинейного режима работы сотовых зпк при высоких уровнях звукового давления на распространение звуковых волн в цилиндрическом канале с потоком

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Рассмотрена задача о распространении звука в цилиндрическом канале с однородным потоком при наличии нелинейных импедансных граничных условий, проистекающих из зависимости импеданса сотовых звукопоглощающих конструкций (ЗПК) от уровня звукового давления. Построена итерационная процедура решения указанной задачи, в которой распространение звука описывается асимптотическим решением задачи о распространении звуковых мод в цилиндрическом канале с однородным потоком при плавно-неоднородном импедансе стенок в осевом направлении, а нелинейный режим работы ЗПК – на основе полуэмпирической модели двухслойной сотовой ЗПК. Показано, что построенный итерационный алгоритм сходится в рамках границ применимости асимптотического решения и расходится за их пределами. Показано, что при тех параметрах, при которых проводились расчеты, нелинейный эффект работы ЗПК приводит к увеличению затухания звука по сравнению с линейным решением аналогичной задачи, причем этот эффект оказывается более сильным при распространении звука по потоку, чем при распространении против потока.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Bashkatov

ФАУ “ЦАГИ”

Email: aeroacoustics@tsagi.ru

акустическое отделение

Russian Federation, Москва

N. N. Ostrikov

ФАУ “ЦАГИ”

Author for correspondence.
Email: aeroacoustics@tsagi.ru

акустическое отделение

Russian Federation, Москва

References

  1. Дубень А.П., Козубская Т.К., Королев С.И., Маслов В.П., Миронов А.К., Миронова Д.И., Шахпаронов В.М. Исследование акустического течения в горле резонатора // Акуст. журн. 2012. Т. 58. № 1. С. 80–92.
  2. Ji C., Zhao D. Numerical investigation of acoustic excited flow through an orifice using Lattice Boltzmann Method // AIAA-2013-2127. 2013.
  3. Melling T.H. The Acoustic Impedance of Perforates at Medium and High Sound Pressure Levels // J. Sound Vib. 1973. V. 29. P. 1–65.
  4. Мунин А.Г., Кузнецов В.М., Леонтьев Е.А. Аэродинамические источники шума. М.: Машиностроение, 1981. 248 с.
  5. Stinson M.R., Shaw E.A.G. Acoustic Impedance of Small Circular Orifices in Thin Plates // J. Acoust. Soc. Am. 1985. V. 77. № 6.
  6. Yu J., Kwan H.W., Kraft R.E. Acoustic Treatment Impedance Models For High Frequencies // AIAA-971653. 1997.
  7. Yu J., Kwan H.W., Chiou S. Microperforate Plate Acoustic Property Evaluation // AIAA-99-1880. 1999.
  8. Соболев А.Ф. Полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций с лицевой перфорированной панелью // Акуст. журн. 2007. Т. 53. № 6. С. 861–872.
  9. Yu J., Ruiz M. and Kwan H.W. Validation of Goodrich Perforate Liner Impedance Model Using NASA Langley Test Data // AIAA 2008-2930. 2008.
  10. Lavieille M., Abboud T., Bennani A., Balin N. Numerical simulations of perforate liners: Part I Model description and impedance validation // AIAA 2013-2269. 2013.
  11. Mann A., Franck P., Kim M.-S., Casalino D. Characterization of Acoustic Liners Absorption using a Lattice-Boltzmann Method // AIAA 2013-2271. 2013.
  12. Jones M.G., Watson W., Nark D.M., Howerton B.M., Brown M. A Review of Acoustic Liner Experimental Characterization at NASA Langley // NASA TP 2020–220583. 2020. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.15613.10720
  13. Jones M.G., Nark D.M., Howerton B.M. Overview of Liner Activities in Support of the International Forum for Aviation Research // AIAA Paper 2019–2599. 2019.
  14. Jones M.G., Nark D.M., Howerton B.M., Watson W.R. Uniform and Multizone Liner Results for the International Forum for Aviation Research // AIAA Paper 2020-2533. 2020.
  15. Myers M.K. On the Acoustic Boundary Condition in the Presence of Flow // J. Sound Vib. 1980. V. 71. № 3. P. 429–434.
  16. Леонтьев Е.А. Распространение звука в канале с медленно изменяющимся вдоль оси импедансом стенок // Сборник “Аэроакустика” под ред. Римского-Корсакова А.В. М.: Наука, 1980. С. 18–33.
  17. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Распространение акустических возмущений в плавно неоднородном цилиндрическом канале с потенциальным изоэнтропическим потоком // Акуст. журн. 1985. Т. 31. № 2. С. 171–177.
  18. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Метод пограничного слоя в задаче распространения звука в канале переменного сечения с потоком // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 2. С. 212–218.
  19. Гладенко А.Ф., Леонтьев Е.А. Распространение звука в плавно неоднородном канале с потоком при наличии двух точек поворота // Акуст. журн. 1987. Т. 33. № 6. С. 1008–1013.
  20. Гладенко А.Ф. Распространение звука в плавно неоднородном канале с потоком. Дис. канд. физ.-мат. наук. 1990.
  21. Гладенко А.Ф., Соболев А.Ф. Функция Грина для плавно неоднородного канала с потоком // Акуст. журн. 1993. Т. 39. № 6. С. 1037–1042.
  22. Соболев А.Ф. Функция Грина для плавно неоднородного канала при наличии пограничного слоя с линейным профилем скорости // Акуст. журн. 1995. Т. 41. № 2. С. 301–306.
  23. Соленов А.М., Соболев А.Ф., Остриков Н.Н. Исследование особенностей распространения звука в каналах с потоком при наличии слабо меняющегося импеданса облицовки стенок применительно к учету эффекта нелинейности граничных условий при высоких уровнях звукового давления // Труды 59-й научной конференции МФТИ. 21–26 ноября 2016 г., Московский физико-технический институт (государственный университет). Москва–Долгопрудный-Жуковский: МФТИ, 2016.
  24. Nayfeh A.H., Telionis D.P. Acoustic propagation in ducts with varying cross sections // JASA. 1973. V. 54. № 6. P. 1654–1661.
  25. Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Башкатов В.В. Проблемы применения численных методов для поиска оптимальных значений импеданса ЗПК с целью снижения шума самолетов на местности // Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов. М.: ИПМ им. Келдыша РАН, 2022. C. 180–184.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig.1. Diagram of a channel with flow and impedance walls.

Download (7KB)
Indexing metadata
3. Fig.2. Dependences of (a) the real and (b) the imaginary parts of the impedance of a two-layer cellular PCB on frequency at various sound pressure levels and the absence of flow.

Download (28KB)
Indexing metadata
4. Fig.3. Dependences of (a) the real and (b) the imaginary parts of the impedance of a two-layer cellular ZPC on frequency at various sound pressure levels and a flow with a Mach number M = 0.32.

Download (27KB)
Indexing metadata
5. Fig.4. Dependence of the sound pressure level L, dB, on z, cm, at various iterations for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = –0.32.

Download (13KB)
Indexing metadata
6. Fig.5. Dependence of the real and imaginary parts of the impedance on z, cm, for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = –0.32.

Download (11KB)
Indexing metadata
7. Fig.6. Dependence of the imaginary part of the wave number on z, cm, for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = –0.32.

Download (10KB)
Indexing metadata
8. Fig.7. Dependence of the magnitude of the amplitude function g(r, z)Jm(ψ(r, z)) on z, cm, for the mode with m = 2, n = 1 at frequency f = 2300 Hz and Mach number of the flow in the channel M = –0.32 .

Download (10KB)
Indexing metadata
9. Fig.8. Dependence of the modulus of the ratio of functions on z, cm, for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = –0.32.

Download (12KB)
Indexing metadata
10. Fig.9. Dependence of the sound pressure level L, dB on z, cm, at various iterations for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = 0.

Download (15KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Dependence of the sound pressure level L, dB on z, cm, at various iterations for a mode with m = 2, n = 1 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = –0.32.

Download (13KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Dependence of the sound pressure level L, dB, on z, cm, at various iterations for a mode with m = 1, n = 2 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = 0.

Download (15KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Dependence of the modulus of the ratio of functions on z, cm, for a mode with m = 1, n = 2 at a frequency f = 2300 Hz and the Mach number of the flow in the channel M = 0.

Download (10KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences